5 ВИБІР СТРУМОПРОВІДНИХ ЧАСТИН ТА АПАРАТІВ

 

5

Вибір струмопровідних частин та апаратів

5.1

Вибір струмопровідних частин електроустановки

5.1.1

Вибір провідників за умовами робочого режиму

5.1.2

Типи провідників, які застосовуються на головних ділянках

5.1.3

Вибір гнучких шин і струмопроводів

5.1.4

Вибір кабелів

5.1.5

Вибір жорстких шин

5.1.5.1

Механічний розрахунок однополосних шин

5.1.5.2

Механічний розрахунок двополосних шин

5.1.5.3

Механічний розрахунок шин коробчастого перерізу

5.1.5.4

Вибір ізоляторів

5.1.6

Вибір комплектних екранованих струмопроводів

5.2

Вибір електричних апаратів розподільних установок

5.2.1

Загальні відомості

5.2.2

Вибір вимикачів

5.2.3

Вибір роз’єднувачів

5.2.4

Вибір струмообмежувальних реакторів

5.2.5

Вибір вимірювальних трансформаторів

5.2.5.1

Вибір трансформаторів струму

5.2.5.2

Вибір трансформаторів напруги

5.2.6

Вибір розрядників

 

5.1 Вибір струмопровідних частин електроустановки

 

            5.1.1 Вибір провідників за умовами робочого режиму

 

Під час вибору струмопровідних частин за умовами робочого режиму враховуються два чинники: нагрівання провідника тривалим робочим струмом і вимога економічності установки. При виборі перерізів провідників за умовами тривалості нагріву користуються таблицями допустимих тривалих струмів для провідників стандартних перерізів, складеними на підставі відповідних розрахунків і дослідів. Під час складання цих таблиць приймались:

- допустима температура нагріву шин +70°С;

- розрахункова температура навколишнього середовища +25°С;

- розрахункове перевищення температури шин над температурою навколишнього середовища 45°С.

У тих випадках, коли температура повітря відрізняється від розрахункової або перевищення температури шини над температурою повітря приймають відмінним від нормованого, відповідний допустимий струм можна визначити з наближеної рівності

 

,                                                                                              (5.1)

 

де  і  – перевищення температури шини над температурою повітря нормоване і те, яке приймається.

Для шин прямокутного перерізу шириною до 60 мм, розташованих плазом, допустимий струм знижується в порівнянні з табличними значеннями на 5%, а шириною більше 60 мм – на 8%.

Для кабелів таблиці тривало допустимого струму складені в розрахунку на одиночний кабель, прокладений в землі при температурі грунту 15°С або в повітрі при температурі 25°С. При інших умовах прокладання кабелю, необхідно вводити поправкові коефіцієнти на температуру грунту або повітря K1 та на число кабелів в траншеї K2 , тобто

 

                                                                                          (5.2)

 

Кабелі ліній, які відходять до споживачів, прокладають зазвичай в траншеях в землі. Кабелі генераторних, трансформаторних кіл, РУ та ліній до двигунів ВП, як правило, мають невелику довжину і прокладаються в кабельних каналах, тунелях та відкритих шахтах. Їх вибір за умовами тривалого нагрівання здійснюється як для кабелів, прокладених на відкритому повітрі. Для кабелів, які прокладаються до механізмів ВП в котлотурбінному цеху, слід враховувати високу температуру повітря в цьому приміщенні.

При виборі площі перерізів провідників необхідно також враховувати витрати провідникового матеріалу та втрати енергії в провідниках. Густину струму, яка відповідає мінімуму сумарних експлуатаційних витрат, називають економічною густиною струму
(табл. 5.1).

Таблиця 5.1 – Економічна густина струму jек, А/мм2

Провідник

Tmax, год

до 3000

3000 ... 5000

понад 5000

Неізольовані проводи і шини:

з міді

з алюмінію

 

2,5

1,3

 

2,1

1,1

 

1,8

1,0

Кабелі з паперовою, провід з гумовою ізоляцією і жилами:

з міді

з алюмінію

 

 

3,0

1,6

 

 

2,5

1,4

 

 

2,0

1,2

Кабелі з гумовою і пластмасовою

ізоляцією і жилами:

з міді

з алюмінію

 

 

3,5

1,9

 

 

3,1

1,7

 

 

2,7

1,6

 

При виборі кабелів до споживачів на генераторній напрузі можна приймати тривалість використання максимального навантаження Tmax рівною 3000–5000 год. Для шин зв’язку генераторів і трансформаторів на ТЕС і АЕС Tmax більше 5000 год, на ГЕС Tmax менше 3000 год.

Таким чином, за умовами робочого режиму визначаються дві площі перерізу провідників:

- qек, при якій забезпечується мінімум сумарних експлуатаційних витрат;

- qдоп, при якій температура провідника не перевищує допустимої при тривалій роботі.

Однак визначаються ці дві площі за різними робочими струмами. Перша за робочим струмом нормального режиму:

 

                                                                                              (5.3)

 

Друга – за струмом обтяженого режиму:

 

                                                                                                 (5.4)

 

Береться більша площа перерізу.

Під нормальним робочим режимом установки або її частини розуміють режим, передбачений планом експлуатації, при якому всі елементи установки, що розглядається, знаходяться в робочому стані. Обтяженим є режим при вимушеному відключенні частини приєднань внаслідок їх пошкодження або через профілактичний ремонт. При цьому робочі струми інших приєднань можуть помітно збільшуватись і значно перевищувати робочі струму нормального робочого режиму.

Нормальний та обтяжений робочі режими відносяться до категорії тривалих режимів. Робочі струми в шинах та проводах РУ в обтяжених режимах не повинні перевищувати номінальних значень, щоб запобігти пошкодженню контактних з’єднань і апаратів, до яких вони приєднані. Для визначення робочих струмів приєднання РУ необхідно мати електричну схему електроустановки і добові графіки навантаження його частин. Аналізуючи нормальні, а також ймовірні обтяжені режими установки, можна визначити робочі струми приєднання. При цьому потрібно орієнтуватися на найбільше значення робочих струмів за добовим графіком. Ці найбільші значення приймають як розрахункові робочих струмів нормального і обтяженого режимів. Їх визначають по-різному для різних елементів електричної системи (табл. 5.2).

Таблиця 5.2 – Визначення струму обтяженого режиму

 

Розрахункові робочі струми збірних шин залежать від робочих струмів приєднань, їх взаємного розташування в РУ, а також від виду збірних шин і режиму установки. Площа перерізу шин повинна бути достатньою для передачі робочого струму найбільш потужного агрегата. Вибір площі перерізу збірних шин за економічною густиною струму не здійснюється через невизначеність розподілу робочого струму і неможливість оцінити отриманий при цьому економічний ефект.

Важливим моментом є також вибір перерізу шин. В закритих РУ до 20 кВ включно шини виконують з полос прямокутного перерізу. Провідники з прямокутним перерізом більш економніші, ніж з круглим, оскільки при рівній площі перерізу мають більшу бокову поверхню охолодження, менший коефіцієнт поверхневого ефекту і більший момент опору (по одній осі) [4] .

Найбільші розміри перерізу однополосних алюмінієвих шин – 120´10мм з Iдоп = 2070 А. При великих струмах застосовують багатополосні шини пакети з двох та трьох полос на фазу. В багатополосних шинах на змінному струмі внаслідок ефекту близькості струм по перерізу розподіляється нерівномірно. Так, в триполосному пакеті в крайніх полосах протікає приблизно по 40%, а в середній тільки 20% повного струму фази. Це призводить до неефективного використання матеріалу в багатополосних шинах, тому застосовувати більш ніж три полоси не рекомендується. При робочих струмах, які перевищують допустимі для двополосних шин, необхідно застосовувати шини коробчастого профілю пакет з двох швелерів на фазу, а при ще більших струмах - трубчасті шини квадратного та круглого перерізу.

 

            5.1.2 Типи провідників, які застосовуються на головних ділянках

 

Основне електричне обладнання електростанцій та підстанцій і апарати з’єднуються між собою провідниками різного типу, які утворюють струмопровідні частини електричної установки.

Розглянемо типи провідників, що застосовуються на електростанціях та підстанціях.

Ділянка генератора на ТЕЦ. В межах турбінного відділення від виводів генератора до фасадної стіни струмопровідні частини виконуються у вигляді шинного моста з жорстких порожнистих алюмінієвих шин або комплектним пофазно-екранованим струмопроводом (в колах генераторів потужністю 60 МВт і вище). На ділянці між турбінним відділенням та ГРУ з’єднання виконується шинним мостом або гнучким підвісним струмопроводом. Всі з’єднання всередині закритого РУ 610 кВ, включаючи збірні шини, виконуються жорсткими голими алюмінієвими шинами прямокутного або коробчастого перерізу. З’єднання від ГРУ до виводів трансформатора зв’язку здійснюється шинним мостом або гнучким підвісним струмопроводом.

Струмоведучі частини в РУ 35 кВ і вище, як правило, виконуються сталеалюмінієвими проводами АС. В деяких конструкціях ВРУ частина або вся ошиновка може виконуватись алюмінієвими трубами.

Ділянка трансформатора власних потреб (ТВП). Від стіни ГРУ до виводів ТВП, встановленого поблизу ГРУ, з’єднання виконується жорсткими алюмінієвими шинами. Якщо трансформатор ВП встановлюється біля фасадної стіни головного корпусу, то ділянка до виводів ТВП виконується гнучким струмопроводом. Від трансформатора до розподільної установки ВП застосовується кабельне з’єднання.

В колах ліній 610 кВ вся ошиновка до реактора і за ним, а також в шафах комплектних РУ виконується прямокутними алюмінієвими шинами. Безпосередньо до споживачів відходять кабельні лінії.

В блоці генератортрансформатор на КЕС ділянка від генератора до блочного трансформатора та відпайка до трансформатора ВП виконуються комплектним пофазно-екранованим струмопроводом.

На ділянці від ТВП до РУ ВП застосовується закритий струмопровід 6 кВ.

Резервний трансформатор ВП з РУ високої напруги може бути зв’язаний кабелем або гнучким проводом. Вибір того чи іншого способу з’єднання залежить від взаємного розташування ВРУ, головного корпусу та резервного ТВП. Так само як і на ТЕЦ, вся ошиновка в РУ 35 кВ і вище виконується проводом АС.

На підстанціях у відкритій частині можуть застосовуватись проводи АС або жорстка ошиновка алюмінієвими трубами. З’єднання трансформатора з закритим РУ 610 кВ або комплектним РУ 610 кВ здійснюється гнучким підвісним струмопроводом, шинним мостом або закритим комплектним струмопроводом. В РУ 610 кВ застосовується жорстка ошиновка.

 

            5.1.3 Вибір гнучких шин і струмопроводів

 

В РУ 35 кВ застосовуються гнучкі шини, виконані проводами АС. Гнучкі струмопроводи для з’єднання генераторів і трансформаторів з РУ
6 10 кВ виконуються пучком проводів, закріплених по колу в кільціях-обоймах. Два проводи з пучка, сталеалюмінієві, несуть в основному механічне навантаження від власної ваги, ожеледі та вітру. Решта проводів, алюмінієві, є тільки струмопровідними. Переріз окремих проводів в пучку рекомендується вибирати якомога більшим (500,
600 мм2), тому що це зменшує число проводів і вартість струмопроводу.

Гнучкі проводи застосовуються для з’єднання блочних трансформаторів з ВРУ.

Проводи ліній електропередач напругою більше 35 кВ, проводи довгих зв’язків блочних генераторів з ВРУ, гнучкі струмопроводи генераторної напруги перевіряються за економічною густиною струму за виразом (5.3). Переріз, знайдений за (5.3), округлюється до найближчого стандартного.

Перевірці за економічною густиною струму не підлягають [15]:

- мережі промислових підприємств та споруд напругою до 1 кВ при Tmax до 4000 год;

- відгалуження до окремих електроприймачів U < 1 кВ, а також освітлювальні мережі;

- збірні шини електроустановок і ошиновка в межах відкритих та закритих РУ всіх напруг;

- мережі тимчасових споруд, а також пристрої з терміном служби
35 років.

Перевірка перерізу на нагрівання (за допустимим струмом) здійснюється за (5.4). Вибраний переріз перевіряється на термічну дію струму КЗ за (4.25). Розщеплення проводів повітряних ліній при перевірці на нагрівання в умовах КЗ розглядається як один провід сумарного перерізу.

На електродинамічну дію струму КЗ перевіряються гнучкі шини РУ при  20 кА і проводи повітряних ліній при iу³ 50 кА.

При великих струмах КЗ проводи в фазах в результаті динамічної взаємодії можуть настільки зближуватися, що відбудеться схрещення або пробій між фазами. Найбільше наближення фаз спостерігається при двофазному КЗ між сусідніми фазами, коли проводи спочатку відкидаються в протилежні сторони, а потім після відключення струму КЗ рухаються назустріч один одному. Їх зближення буде тим більшим, чим менша відстань між фазами, чим більша стріла провисання і чим більша тривалість протікання і значення струму КЗ. Зближення гнучких струмопроводів при протіканні струмів КЗ може бути визначено за методом, викладеним в [16].

Зусилля від тривалого протікання струму двофазного КЗ визначається, Н/м:

 

                                                                                         (5.5)

 

де  – періодична складова струму при трифазному КЗ, кА;

D – відстань між фазами, м (таблиця 5.3).

 

Таблиця 5.3 – Значення D і адоп

Показник

Струмопроводи генераторної напруги

Збірні шини ВРУ, кВ

35

110

150

220

330

500

750

D, м

3,0

1,5

3,0

3,5

4,0

4,5

6,0

10

адоп, м

0,2

-

0,45

0,6

0,95

1,4

2,0

-

Визначають силу тяжіння 1 м струмопроводу з врахуванням розпорок в середині фаз, Н/м:

 

g = 1,1 × 9,8 × m,                                                                                      (5.6)

 

де m – маса 1 м струмопроводу, кг.

Визначають співвідношення

 

де h – максимальна розрахункова стріла провисання в кожному прогоні при максимальній розрахунковій температурі, м (для ВРУ не більше ніж 2–2,5 м);

 tek– еквівалентний за імпульсом час дії швидкодіючого захисту, с. Для віток генераторів і трансформаторів в середньому

 

                                                                                           (5.7)

 

де tз – дійсна витримка часу захисту від струмів КЗ;

0,05 – враховує вплив аперіодичної складової.

За діаграмою (рисунок 5.1) залежно від  та  визначають відхилення проводу b, м.

Знайдене значення b порівнюють з максимально допустимим:

 

                                                                                      (5.8)

 

де d – діаметр струмопроводу, м;

адоп – найменша допустима відстань між сусідніми фазами в момент їх найбільшого зближення, м (див. табл. 5.3).

Якщо з’ясується, що b>bдоп, то необхідно зменшити стрілу провисання або збільшити відстань між фазами. На практиці в деяких випадках встановлюють поперечні ізолюючі розпірки, що дозволяє не збільшувати відстань між фазами і не зменшувати стрілу провисання. Коли  ж все таки необхідно зменшити стрілу провисання, встановлюють додаткові опори, тобто фактично зменшують прогін.

Гнучкі струмопроводи з розщепленими фазами перевіряють також на електродинамічну взаємодію провідників однієї фази. Зусилля на кожний провід від взаємодії з рештою n-1 проводів складає, Н/м:

Рисунок 5.1 – Діаграма відхилення гнучкого струмопроводу з горизонтальним

розташуванням фаз під дією струмів КЗ

                                                                                        (5.9)

 

де n число проводів в фазі;

d діаметр фази, м.

Під дією імпульсних зусиль fц провідники прагнуть наблизитися до центру. Для фіксації проводів та зменшення імпульсних зусиль в них встановлюють внутрішньофазові (дистанційні) розпірки. На ділянках проводу поблизу джерел живлення відстань між ними може складати
3–5 м, а на віддалених прогонах
із зменшенням струмів КЗ ця відстань збільшується. Якщо за умовою електродинамічної стійкості дистанційних розпірок не потрібно, то їх встановлюють через 15 м для фіксації проводів розщепленої фази.

Перевірка за умовами корони необхідна для гнучких провідників при напрузі 35 кВ і вище. Розряд у вигляді корони виникає біля проводів при високих напруженостях електричного поля. Процеси іонізації повітря біля проводу призводять до додаткових втрат енергії, до виникнення радіозавад та утворення озону, який негативно впливає на контактні поверхні.

Розряд у вигляді корони виникає при максимальному значенні початкової критичної напруженості електричного поля, кВ/см:

 

                                                                                   (5.10)

 

де m – коефіцієнт, який враховує шорсткість поверхні проводу (для багатопроводових проводів m = 0,82);

 – радіус проводу, см.

Напруженість електричного поля (максимальне значення) біля поверхні нерозщепленого або біля розщеплених проводів, кВ/см:

 

                                                                                     (5.11)

 

де K – коефіцієнт, який враховує кількість проводів в фазі;

Umax – максимальна допустима напруга установки, кВ;

n – кількість проводів в фазі;

Dср – середня геометрична відстань між проводами фаз, см (при горизонтальному розташуванні фаз dср = 1,26×d);

rек – еквівалентний радіус розщеплених проводів, см (табл. 5.4).

 


 

Таблиця 5.4 – Значення K і rек

 

Відстань між проводами в розщепленій фазі a приймається в установках 220 кВ рівною 20-30 см, в установках 330-750 кВ – 40 см.

При горизонтальному розташуванні проводів напруженість на середньому проводі приблизно на 7% більша за величину, що визначають за (5.10) та (5.11).

Проводи не будуть коронувати, якщо найбільша напруженість поля біля поверхні будь-якого проводу не більше . Таким чином, умову виникнення корони можна записати у вигляді

                                                                                      (5.12)

 

            5.1.4 Вибір кабелів

 

Споживачі 6-10 кВ, як правило, отримують живлення кабельними лініями, які спочатку прокладаються в кабельних тунелях в РУ, а потім в землі (в траншеях). Для приєднання споживачів власних потреб станцій до відповідних шин також використовуються кабелі 6 та 0,4 кВ. Ці кабелі прокладаються в кабельних півповерхах, кабельних тунелях, на металевих лотках, закріплених та стінах і конструкціях будівлі або ВРУ. Залежно від місця прокладання, властивостей середовища, механічних зусиль, які впливають на кабель, рекомендуються різні марки кабелів (див. табл. 5.5).

Таблиця 5.5 – Кабелі, які рекомендуються для прокладання в землі і повітрі

Область застосування

З паперовою просоченою ізоляцією

З пластмасовою і гумовою ізоляцією

В землі (в траншеях) з середньою корозійною активністю:

без блукаючих струмів

 

 

ААШв, ААШп, ААПл

 

 

АПвБбШв, АВБбШв

з блукаючими струмами

ААШп, ААБ2л, ААП2л

АПАШв, АПАШп, АВАШв

Прокладка в тунелях, каналах,

кабельних півповерхах,

виробничих приміщеннях:

сухих

 

 

 

ААГ, ААШв, ААБлГ

 

 

 

АВВГ, АВРГ

вологих

ААШв, ААБлГ, ААБв

АВВБГ, АВРБГ

вологих з високою

корозійною активністю

ААШв, ААБвГ, ААБ2лШв

АВБбШв, АПАШв

Прокладка в пожежо-

небезпечних приміщеннях

 

ААГ, ААШв, ААБвГ

АВВГ, АВРГ, АпсВГ, АВВБГ, АВВБб, АВБбШв

 

Кабелі вибирають:

- за напругою установки: ;

- за конструкцією (див. табл. 5.5);

- за економічною густиною струму:

- за допустимим струмом:

Вибрані за нормальним режимом кабелі перевіряють на термічну стійкість за умовами  або .

При цьому кабелі невеликої довжини перевіряють за струмом при КЗ на початку кабелю; одиночні кабелі зі ступінчастим перерізом по довжині перевіряють за струмом при КЗ на початку кожної дільниці. Два паралельних кабелі і більше перевіряють з врахуванням розгалуження струму КЗ.

 

            5.1.5 Вибір жорстких шин

 

Як відмічалось раніше, в закритих РУ 6-10 кВ ошиновка і збірні шини виконуються жорсткими алюмінієвими шинами. При струмах до 3000 А застосовуються одно- та двополосні шини. При великих струмах рекомендуються шини коробчастого перерізу, тому що вони забезпечують менші втрати від ефекту близькості і поверхневого ефекту, а також кращі умови охолодження.

Для кращої тепловіддачі і зручності експлуатації шини красять: при змінному струмі фазу А – жовтим, фазу В – зеленим і фазу С – червоним кольорами; при постійному струмі додатна шина червоним, від’ємна – синім кольором.

Згідно з ПУЕ збірні шини електроустановок і ошиновка в межах відкритих і закритих РУ всіх напруг за економічною густиною не перевіряються.

Вибір перерізу шин здійснюється за нагрівом (за допустимим струмом). При цьому враховуються не тільки нормальні, а й післяаварійні режими, а також ремонтні режими. Умова вибору

 

                                                                                          (5.13)

 

де  - допустимий струм в шинах вибраного перерізу, який для неізольованих проводів та покрашених шин визначається за виразом

 

                                                                         (5.14)

 

де Ідіп  допустимий струм за таблицями при температурі повітря
q0, ном = 25°С;

q0 дійсна температура повітря.

Перевірка шин на термічну стійкість при КЗ здійснюється за умовами:

 

   або    ,                                                                        (5.15)

 

де qк температура шин при нагріванні струмом КЗ;

qк доп допустима температура нагрівання шин при КЗ (див. табл. 4.11);

qmin  мінімальний переріз за термічною стійкістю;

q  вибраний переріз.

Перевірка шин на електродинамічну стійкість. Жорсткі шини, закріплені на ізоляторах, є динамічною коливальною системою, яка знаходиться під впливом електродинамічних сил. В такій системі виникають коливання, частота яких залежить від маси і жорсткості конструкцій. Електродинамічні сили, що виникають при КЗ, мають складові, які змінюються з частотою 50 і 100 Гц. Якщо власні частоти коливальної системи шини–ізолятори збігаються з цими значеннями, то навантаження на шини і ізолятори зростають через резонанс. Якщо власні частоти менші за 30 і більше 200 Гц, то механічного резонансу не виникає. В більшості конструкцій шин, що практично застосовуються, ці умови дотримуються, тому ПУЕ не вимагає перевірки на електродинамічну стійкість з врахуванням механічних коливань. При проектуванні нових конструкцій РУ з жорсткими шинами визначення частоти власних коливань здійснюється за виразом:

 

                                                                                            (5.16)

 

де K – коефіцієнт, що враховує матеріал шин (для алюмінія – 173,2;  для міді – 125,2);

l довжина прогону між ізоляторами, м;

J момент інерції поперечного перерізу шини відносно осі, яка перпендикулярна до напрямку згинальної сили, см4;

q поперечний переріз шини, см2.

Змінюючи довжину прогону і форму перерізу шин, добиваються того, щоб уникнути механічного резонансу, тобто f0> 200 Гц.

Технічні характеристики шинопроводів напругою до 1000 В подані в додатку В.

 


 

                        5.1.5.1 Механічний розрахунок однополосних шин

 

Шини механічно міцні, якщо

 

                                                                                        (5.17)

 

де  і   розрахункові і допустимі механічні напруги в матеріалі шин.

Напруга в матеріалі шин, яка виникає під впливом згинального моменту, МПа:

 

                                                                             (5.18)

 

де iy ударний струм КЗ, кА;

а відстань між фазами, м;

W момент опору шини відносно осі, перпендикулярної до дії зусилля, см3 (див. табл. 5.6).

В таблиці 5.7 приведені орієнтовні значення допустимих напруг з урахуванням зниження міцності шин в місцях зварювання.

 

                        5.1.5.2 Механічний розрахунок двополосних шин

 

Якщо кожна фаза виконується з двох полос (рисунок 5.2), то виникають зусилля між полосами і між фазами. Зусилля між полосами не повинні приводити до їх дотику. Для того щоб зменшити це зусилля, в прогоні між полосами встановлюють прокладки. Прогін між прокладками lп вибирається таким, щоб електродинамічні сили, що виникають при КЗ, не викликали дотику полос:

 

                                                                       (5.19)

 

де ап – відстань між осями полос, см;

 – момент інерції полоси, см4;

Kф – коефіцієнт форми (див. рис. 5.3);

E – модуль пружності матеріалу шин (табл. 5.7).

 

Таблиця 5.6 – Моменти інерції і опору

 


 

Таблиця 5.7 – Механічні характеристики матеріалу шин

Матеріал

Марка

Допустима напруга

sдоп, МПа

Модуль пружності

Е, Па

Алюміній

АДО

40

7 × 1010

Алюмінієвий

сплав

АДЗІТ

АДЗІТІ

75

90

-

-

Мідь

МГТ

140

10 × 1010

Сталь

Ст3

160

20 × 1010

 

 

 

 

 

Рисунок 5.2 – Ескіз розташування двополосних шин

Подпись: b/h, в.о.

 

Рисунок 5.3 – Криві для визначення коефіцієнта форми для

двополосних шин при a = 2×b

 

Механічна система дві полоси-ізолятори повинна мати частоту власних коливань більшу за 200 Гц, щоб не виникало різкого збільшення зусилля в результаті механічного резонансу. Виходячи з цього величина lп вибирається ще за однієї умови:

 

                                                                             (5.20)

 

де mп – маса полоси на одиницю довжини, кг/м.

Розрахунок ведеться за меншою з двох величин, визначених за формулами (5.19) та (5.20).

Сила взаємодії між полосами в пакеті з двох полос, Н/м:

 

                                                                                     (5.21)

 

Напруга в матеріалі шин від взаємодії полос, МПа:

 

                                                                                           (5.22)

 

де Wп – момент опору однієї полоси, см4;

lп – відстань між прокладками, м.

 

Напруга в матеріалі шин від взаємодії фаз, МПа:

 

,                                                                               (5.23)

 

де l – довжина прогону між ізоляторами, м;

Wф – момент опору пакету шин, см3 (див. табл. 5.6).

Шини механічно міцні, якщо

 

                                                                               (5.24)

 

                        5.1.5.3 Механічний розрахунок шин коробчастого перерізу

 

В шинах коробчастого перерізу частота власних коливань значно більша, ніж для шин прямокутного перерізу. Це дозволяє здійснювати розрахунок без врахування механічних коливань.

Напруга в матеріалі шин від взаємодії фаз визначається за формулою, МПа:

 

                                                                                    (5.25)

 

де Kp – коефіцієнт, який враховує розташування шин (табл. 5.8);

iу – кА;

l і a – м;

W – см3.

 

Таблиця 5.8 – Значення Kp та W

 

Сила взаємодії між швелерами, Н/м:

 

                                                                                    (5.26)

 

де h – висота шин, м.

Напруга в матеріалі шин від дії сили fп, МПа:

 

,                                                                                     (5.27)

 

де Wп=Wy-y

Якщо шини жорстко з’єднані по всій довжині, то sп = 0.

Шини механічно міцні, якщо

 

 

Якщо ця умова не виконується, то потрібно зменшити sф або sп, а це можна зробити, зменшивши l або lп. Прогін l визначається конструкцією РУ, а величину lп можна змінити, збільшивши кількість прокладок в прогоні, якщо швелери не з’єднані жорстко по всій довжині.

Максимально допустима відстань між прокладками, м:

 

                                                                               (5.28)

 

 

                        5.1.5.4 Вибір ізоляторів

 

В РУ шини закріплюються на опорах, прохідних та підвісних ізоляторах. Жорсткі шини закріплюються на опорних ізоляторах, вибір яких відбувається за такими умовами:

– за номінальною напругою Uуст. £ Uном.;

– за допустимим навантаженням Fрозр. £ Fдоп.,

де Fрозр. – розрахункова сила, яка діє на ізолятор, Н;

Fдоп. – допустиме навантаження на головку ізолятора.

 

Fдоп. = 0,6 × Fр.,                                                                                            (5.29)

 

де Fр. – руйнівне навантаження на вигин.

При горизонтальному або вертикальному розташуванні ізоляторів всіх фаз розрахункова сила, Н:

 

                                                                                    (5.30)

 

де Kh – поправковий коефіцієнт на висоту шини, якщо вона розташована на ребрі,

                                                                                           (5.31)

 

де Hіз  – висота ізолятора, мм;

С – товщина шини, мм.

При розташуванні шин у вершинах трикутника, Н:

 

                                                                      (5.32)

 

Прохідні ізолятори вибираються:

– за напругою, Uуст. £ Uном.;

– за номінальним струмом, Imax £ Iном.;

– за допустимим навантаженням, Fрозр. £ Fдоп.

Для прохідних ізоляторів розрахункова сила при горизонтальному або вертикальному розташуванні шин, Н:

 

                                                                                         (5.33)

 

При розташуванні шин у вершинах трикутника, Н:

 

                                                                             (5.34)

 

            5.1.6 Вибір комплектних екранованих струмопроводів

 

Для з’єднання виводів потужних генераторів з підвищувальними силовими трансформаторами та ТВП застосовуються комплектні пофазно екрановані струмопроводи, кожна фаза яких знаходиться в закритому металевому (алюмінієвому) кожусі. Згідно з нормами технологічного проектування застосування комплектних екранованих струмопроводів обов’язкове для всіх генераторів потужністю 160 МВт і вище. Рекомендується застосовувати екрановані струмопроводи в межах машинного залу і для генераторів 60100 МВт, а на відкритому просторі – в тому випадку, коли підвищувальний трансформатор віддалений від машинного залу не більше ніж на 15 м. При більших відстанях на відкритому просторі рекомендується застосовувати гнучкі шинопроводи.

Характеристики комплектних екранованих струмопроводів вибираються за номінальними параметрами генератора [6]. Електродинамічна стійкість характеризується амплітудним струмом електродинамічної стійкості, який повинен бути більшим за розрахунковий ударний струм КЗ приєднання.

Умови вибору комплектних струмопроводів:

 

       

ПОПЕРЕДНЯ                ЗМІСТ                НАСТУПНА

 

 

РОЗДІЛ 1        РОЗДІЛ 2        РОЗДІЛ 3        РОЗДІЛ 4        РОЗДІЛ 5        РОЗДІЛ 6        РОЗДІЛ 7